TRƢỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT XÔ GIÁO TRÌNH Tên mô đun: Tiện CNC cơ bản NGHỀ: CẮT GỌT KIM LOẠI 1 TÊN MÔ ĐUN: TIỆN CNC CƠ BẢN Mã mô đun: MĐ31 I. Vị trí, tính chất của mô đun: - Vị trí: Được bố trí sau khi học sinh học xong các môn học chung, các môn học cơ sở và MĐ 16, MĐ 17, MĐ 20, MĐ 22, MĐ 23. - Tính chất: Là mô đun chuyên môn. Mục tiêu mô đun: - Kiến thức: + Trình bày được các hệ thống điều khiển và dạng điều khiển; + Trình bày được cấu tạo chung, các đặc điểm, đặc trưng của máy tiện CNC ; + Giải thích được cấu trúc của một chương trình CNC; các lệnh chức năng, lệnh cắt gọt cơ bản, các lệnh chu trình trong tiện CNC; + Trình bày được các chế độ vận hành máy tiện CNC.
- Kỹ năng: + Lập được chương trình tiện CNC trên phần mềm điều khiển; + Nhập được chương trình vào máy, lưu trữ và gọi được chương trình gia công; + Cài đặt được chính xác thông số dao, xác định điểm 0 của chi tiết; + Thiết lập được chế độ làm việc của máy; + Thực hiện được chạy mô phỏng và chạy thử chương trình không cắt gọt ; + Vận hành thành thạo máy tiện CNC ; + Gia công các chi tiết đúng qui trình, đạt yêu cầu kỹ thuật. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Có năng lực học tập, làm việc độc lập và theo nhóm; + Cẩn thận, nghiêm túc khi lập trình và vận hành máy; + Ngăn nắp trong việc sử dụng, bảo quản dụng cụ, thiết bị. 2 BÀI 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ KỸ THUẬT TIỆN CNC 1. Quá trình phát triển của máy tiện CNC Điều khiển số (Numerical Control) ra đời với mục đích điều khiển các quá trình công nghệ gia công cắt gọt trên các máy công cụ.
Về thực chất, đây là một quá trình tự động điều khiển các hoạt động của máy (như các máy cắt kim loại, robot, băng tải vận chuyển phôi liệu hoặc chi tiết gia công, các kho quản lý phôi và các sản phẩm.) trên cơ sở các dữ liệu được cung cấp là ở dạng mã số nhị nguyên bao gồm các chữ số, số thập phân, các chữ cái và một số ký tự đặc biệt tạo nên một chương trình làm việc của thiết bị hay hệ thống. Trước đây, cũng đã có các quá trình gia công cắt gọt được điều khỉên theo chương trình bằng các ký thuật chép hình theo mẫu, chép hình bằng hệ thống thuỷ lực,cam hoặc điều khiển bằng mạch logic.Ngày nay, với việc ứng dụng các thành quả tiến bộ của Khoa học – Công nghệ, nhất là trong lĩnh vực điều khiển số và tin học đã cho phép các nhà chế tạo máy nghiên cứu đưa vào máy công cụ các hệ thống điều khiển cho phép các nhà Chế tạo máy nghiên cứu đưa vào các máy công cụ các hệ thống điều khiển cho phép thực hiện các quá trình gia công một cách linh hoạt hơn, thích ứng với nền sản xuất hiện đại và mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn. Về mặt khoa học: Trong những điều kiện hiện nay, nhờ những tiến bộ kỹ thuật đã cho phép chúng ta giải quyết các bài toán phức tạp hơn với độ chính xác cao hơn mà trước đây hoặc chưa đủ điều kiện hoặc quá phức tạp khiến ta phải bỏ qua một số yếu tố và dẫn đến một kết quả gần đúng. Chính vì vậy đã cho phép các nhà chế tạo máy thiết kế và chế tạo các máy với các cơ cấu có hiệu suất cao, độ chính xác truyền động cao cũng như những khả năng chuyển động tạo hình phức tạp và chính xác hơn.
Lịch sử phát triển của NC bắt nguồn từ các mục đích về quân sự và hàng không vũ trụ khi mà yêu cầu các chỉ tiêu về chất lượng của các máy bay, tên lửa, xe tăng. là cao nhất( Có độ chính xác và độ tin cậy cao nhất, có độ bền và tính hiệu quả khi sử dụng cao.)Ngày nay, lịch sử phát triển NC đã trải qua các quá trình phát triển không ngừng cùng với sự phát triển trong lĩnh vực vi xử lý từ 4 bit, 8bit.cho đến nay đã đạt đến 32 bit và cho phép thế hệ sau cao hơn thế hệ trước và mạnh hơn về khả năng lưu trữ và xử lý. Từ các máy CNC riêng lẻ (CNC Machines – Tools) cho đến sự phát triển cao hơn là các trung tâm gia công CNC ( CNC Engineering – Centre) có các ổ chứa dao lên tới hàng trăm và có thể thực hiện nhiều nguyên công đồng thời hoặc tuần tự trên cùng một vị trí gá đặt. Cùng với sự phát triển của công nghệ truyền số liệu, các mạng cục bộ và liên thông phát triển rất nhanh đã tạo điều kiện cho các nhà công nghiệp ứng dụng để kết nối sự hoạt động của nhiều máy CNC dưới sự quản lý của một máy tính trung tâm DNC ( Directe Numerical Control) với mục đích khai thác một cách có hiệu quả nhất như bố trí và sắp xếp các công việc trên từng máy, tổ chức sản xuất và quản lý chất lượng sản phẩm.
3 Hiện nay, lĩnh vực sản xuất tự động trong chế tạo cơ khí đã phát triển và đạt đến trình độ rất cao như các phân xưởng tự động sản xuất linh hoạt và tổ hợp CIM ( Computer Integrated Manufacturing) với việc trang bị thêm các robot cấp phôi liệu và vận chuyển, các hệ thống đo lường và quản lý chất lượng tiến tiến, các kiểu nhà kho hiện đại được đưa vào áp dụng đã mang lại hiệu quả kinh tế rất đáng kể. Các dạng điều khiển của máy cnc Các trục của máy công cụ CNC nhận các tín hiệu dịch chuyển (các lệnh) từ hệ điều khiển CNC. Các tín hiệu này được mã hóa và dựa vào chương trình NC đã nhập. Chúng được xử lý bởi hệ điều khiển và chuyển đến động cơ truyền động.
Hành trình dịch chuyển của dụng cụ cắt được thực hiện một cách chính xác. Tùy theo dạng hành trình dịch chuyển người ta phân biệt các dạng điều khiển sau: 4 Các dạng điều khiển CNC trên máy tiện: Điều khiển đoạn : Chạy song song các trục. Điều khiển 2D : Tiện côn hoặc tiện bo cung… Điều khiển đoạn. Với điều khiển đoạn, hành trình dịch chuyển của dụng cụ cắt chỉ có thể được điều khiển song song với các trục với lượng tiến dao được lập trình (xem hình 59).
Các biên dạng chi tiết được gia công chỉ có thể song song với các trục. Điều khiển đoạn có thể được ứng dụng trong nhiều trường hợp, ở những mặt phẳng song song với tọa độ của máy, ví dụ như tiện trơn, tiện các mặt phẳng đơn giản, phay các mặt phẳng song song, phay lỗ suốt….Ở các trường hợp này việc gia công chỉ diễn ra trong một hướng. Điều khiển đƣờng. Với điều khiển đường trong mặt phẳng cũng như trong không gian, hành trình dịch chuyển của dụng cụ cắt có thể được điều khiển vào cắt tất cả các đường thẳng, đường nghiêng, đường cong, đường cong phi tuyến…).
Các biên dạng bất kỳ có thể được gia công dưới tác động đồng thời, được điều khiển bởi 2 hoặc nhiều động cơ bước tiến (xem hình 38) Hình 38: Điều khiển đƣờng 5 3. Cấu tạo chung của máy tiện CNC Hình 1. Cấu tạo bên ngoài của máy tiện cnc 3. ụ đứng Là bộ phận làm việc chủ yếu của máy tạo ra vận tốc cắt gọt.
Bên trong lắp trục chính, động cơ bước (điều chỉnh được các tốc độ và thay đổi được chiều quay). Trên đầu trục chính một đầu được lắp với mâm cặp dùng để gá và kẹp chặt chi tiết gia công. Phía sau trục chính lắp hệ thống thủy lực hoặc khí nén để đóng, mở, kẹp chặt chi tiết. Truyền động chính Động cơ của trục chính của máy tiện CNC có thể là động cơ một chiều hoặc động cơ xoay chiều.
Động cơ dòng một chiều điều chỉnh vô cấp tốc độ bằng kích từ. Động cơ dòng xoay chiều thì điều chỉnh vô cấp tốc độ bằng bộ biến đổi tần thay đổi số vòng quay đơn giản có mô men truyền tải cao. Truyền động chạy dao Động cơ (một chiều, xoay chiều) truyền chuyển động bộ vít me đai ốc bi làm cho từng trục chạy dao độc lập (trục X,Z). các loại động cơ này có đặc tính động học ưu việt cho quá trình cắt, quá trình phanh hãm do mô men quán tính nhỏ nên độ chính xác điều chỉnh cao và chính xác.
6 Bộ vít me / đai ốc/ bi có khả năng biến đổi truyền dẫn dễ dàng ít ma sát, có thể chỉnh khe hở hợp lý khi truyền dẫn với tốc độ cao (Hình 1. Đường nối giữa bảng điều khiển và CPU. Đường nối giữa CPU với hệ thống động cơ chạy dao. Đường phản hồi từ động cơ đến CPU.
Đường nối giữa CPU đến đầu ụ đứng. Đường phản hồi từ ụ đứng về CPU. Hệ thống truyền động chạy dao của máy tiện CNC ,,,,,- Các đường truyền liên hệ giữa các động cơ bộ sử lý trung tâm (CPU) của hệ điều khiển. Mâm cặp Quá trình đóng mở và hãm mâm cặp để tháo lắp chi tiết bằng hệ thống thuỷ lực (hoặc khí nén) hoạt động nhanh, lực phát động nhỏ và an toàn.
Đối với máy tiện CNC thường được gia công với tốc độ rất cao. Số vòng quay của trục chính lớn (có thể lên tới 8000 v/ph - khi gia công kim loại màu ). Do đó lực ly tâm là rất lớn nên các mâm cặp thường được kẹp chặt bằng hệ thống thuỷ lực (hoặc khí nén) tự động. ụ động Bộ phận này bao gồm nhiều chi tiết dùng để định tâm và gá lắp chi tiết, điều chỉnh, kẹp chặt nhờ hệ thống thuỷ lực (hoặc khí nén).
Hệ thống bàn xe dao Bao gồm hai bộ phận chính sau: + Giá đỡ ổ tích dao (Bàn xe dao) Bộ phận này là bộ phận đỡ ổ chứa dao thực hiện các chuyển động tịnh tiến ra, vào song song, vuông góc với trục chính nhờ các động cơ bước (các chuyển động này đã được lập trình sẵn) + Ổ tích dao (Đầu Rơvonve) Máy tiện CNC thường dùng hai loại sau: - Đầu Rơ von ve có thể lắp từ 10 đến 12 dao các loại; - Các ổ chứa dao trong tổ hợp gia công với các bộ phận khác (đồ gá thay đổi dụng cụ). + Đầu Rơvonve cho phép thay nhanh dao trong một thời gian ngắn đã chỉ định, còn ổ chứa dao thì mang một số lượng lớn dao mà không gây nguy hiểm, va chạm trong vùng làm việc của máy tiện. Trong cả hai trường hợp chuôi của dao thường được kẹp trong khối mang dao tại những vị trí xác định trên bàn xe dao.